JP6246704B2 - 再帰性反射体の製造型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は入射光と反射光が略同一の経路を通過する再帰性反射体の製造型の製造方法に関する。

透明球体や３面コーナーキューブ（特許文献１参照）を用いた再帰性反射体は、入射光と反射光の方向が略一致するので、交通標識や画像投影装置等に応用されている。そして、透明球体を用いる場合より、３面コーナーキューブを用いた再帰性反射体の方がより強い反射光を得ることが知られている。
また、特許文献２には、略９０度の２面角で接するコーナー反射面と、このコーナー反射面に垂直な反射面とを有する再帰性反射体が提案されている。

特開２００５−１８６７３０号公報 特表２０１１−５１１３０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の３面コーナーキューブは立方体の角を切り出した形状をしているので、微小の３面コーナーキューブを多数均一に並べて再帰性反射体を形成するには、複雑な形状を有する金型を使用する必要があり、製造が難しいという問題があった。特許文献２においては、実質的に３面コーナーキューブを用いた再帰性反射体が記載されているが、その製造方法については開示されていない。
また、再帰性反射体を大量に製造する場合は、製造型を用いて製造するのが効率的と考えられるが、特許文献１、２には簡単に再帰性反射体を製造可能な方法については開示されていない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、精度が高い再帰性反射体を、比較的簡単な方法で製造できる再帰性反射体の製造型の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法は、直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に配置され、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交して設けられた第３の鏡面を有する再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
複数枚の第１の平板を仮固定して前記各第１の平板の一端面を研磨する第１工程と、
研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記第１の平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
前記原型材を前記第２のコーナー部に対して直交する方向に切断して、複数の原型材ユニットを形成する第３工程と、
前記原型材ユニットの間に前記第１、第２の平面に直交する第３の平面を形成する第２の平板を配置し、全体を固定する第４工程とを有する。

また、前記目的に沿う第２の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法は、直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に設けられ、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交する第３の鏡面を備えた再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
複数枚の平板を仮固定して前記各平板の一端面を研磨する第１工程と、
研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
前記原型材に、前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する側面を有する溝を複数形成する第３工程を有する。

そして、前記目的に沿う第３の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法は、直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に設けられ、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交する第３の鏡面を備えた再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
複数枚の第１の平板を仮固定して前記各第１の平板の一端面を研磨する第１工程と、
研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記第１の平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
前記原型材に、前記第１の平面及び前記第２の平面に側面が直交する矩形溝を形成する第３工程と、
前記矩形溝に前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する第３の平面を形成する第２の平板を固定配置する第４工程とを有する。

なお、第１〜第３の発明においては、第１の鏡面〜第３の鏡面が、第１の平面〜第３の平面に対応するが、製品（再帰性反射体）と製造型（原型材、原型材ユニット）とは凹凸が逆転している。そして、この製造型で製造された原型の片側面は金属コーティング（金属蒸着、めっき等）がなされて、第１の鏡面〜第３の鏡面が形成される。鏡面を形成する製造型の第１の平面〜第３の平面は、光が正反射するように、粗度が例えば１〜２００ｎｍ程度の仕上げ面となっている。

第１、第３の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法において、前記第１、第２の平板は、ガラス、透明セラミック、又は硬質透明プラスチックからなるのが好ましい。
また、第２の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法において、前記平板は、ガラス、透明セラミック、又は硬質透明プラスチックからなるのが好ましい。
また、以上の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法によって製造された製造型を用いて、更に別の製造型を製造することもできる。

第１〜第３の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法においては、複数枚の第１の平板を仮固定して各第１の平板の一端面を研磨しているので、精度の高い平面の製造ができ、最終的には反射率の高い第１の鏡面を形成できる。
また、第１〜第３の発明においては、研磨した一端面を同一方向に向けて、第１の平板を厚み分だけずらして固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部（谷部）が隣り合って平行に形成された原型材を形成するので、平行配置された角部断面が直角の第２のコーナー部を容易に形成できる。

また、第１〜第３の発明においては、原型材を、第２のコーナー部に直交して切断する又は溝を形成しているので、第３の平面又は側面を精度よく形成できる。

特に、第１、第３の発明においては第１の平板、第２の平板を、第２の発明においては平板を、ガラス、セラミック、硬質プラスチック等の透明材によって形成しているので、紫外線等の光線を通過させることができ、感光性樹脂を用いての再帰性反射体の製造が容易となる。
また、以上の発明に係る再帰性反射体の製造型の製造方法によって製造された製造型を用いて、更に別の製造型を製造することもでき、安価な製造型を大量に製造できる。

（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は同製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同製造方法の説明図である。 同製造方法によって製造された製造型の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同製造方法で製造された製造型の使用方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は同製造方法で製造された製造型を用いて再帰性反射体を形成する説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同再帰性反射体の動作説明図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同製造方法で製造した製造型の使用方法の説明図である。 同製造方法によって製造された製造型を用いて形成された再帰性反射体の動作説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。なお、光が空気中より透明体に入射する場合、透明体から他の透明体に入射する場合、及びその逆の場合は、屈折が生じるが、僅少であるので、屈折については無視して説明する。

本発明の第１の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような再帰性反射体１０を安価にかつ大量に製造するものである。この再帰性反射体１０は、ガラス、プラスチック、又はセラミック等の透明材料からなって、直交する第１の鏡面１１と第２の鏡面１２をそれぞれ備えた断面直角三角形の一例である断面直角２等辺三角形の第１のコーナー部１３が平行に配置され、かつ第１のコーナー部１３の少なくとも片側に第１の鏡面１１及び第２の鏡面１２に直交して設けられた第３の鏡面１４を有する。なお、第１〜第３の鏡面１１、１２、１４は金属蒸着面によって形成され、入射した光を正反射する。

再帰性反射体の製造型１６（図４参照）の製造方法は、図１（Ａ）に示すように、複数枚の第１の平板１７をそれぞれの端面を揃えた状態で、図示しないクランプ又は剥離容易性の接着剤で仮固定し、仮固定した第１の平板１７の一端面を同時研磨する第１工程を有している。

次に、図１（Ｂ）に示すように、研磨した一端面を同一方向に向けて、第１の平板１７を厚み分ｔだけずらして、各第１の平板１７を透明の接着剤等で固定し、直交する第１の平面１９及び第２の平面２０を有する第２のコーナー部２１を形成する。この第２のコーナー部２１は隣り合って平行に形成され、側端部及び底部は適当（例えば、直線状）に切断して原型材２２を形成する（第２工程）。ｈは第２のコーナー部２１の高さ（深さ）を示し、第１の平板１７の厚みｔの１／√２となる。なお、第１の平板１７の厚みｔ及び枚数は任意ではあるが、例えば０．２〜５ｍｍとなって、その枚数は１００〜１０００枚程度としている。

ここで、第１の平面１９は各第１の平板１７の研磨端面から、第２の平面２０は各第１の平板１７の表面によって形成されているので、各第１の平板１７の表面粗度が悪い場合には、第１の平板１７の表面を研磨処理して面粗度を向上する（例えば、表面粗度１〜２００ｎｍ）。

この後、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、原型材２２を第２のコーナー部２１に対して直交する方向に切断して、複数の原型材ユニット２３を形成する（第３工程）。なお、原型材ユニット２３の切断端面の表面粗度が悪い場合は、切断端面を研磨処理して面粗度を向上することもできる。２４は切断部である。そして、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４に示すように、原型材ユニット２３の間に表面が均一平面で滑らかに形成された第２の平板２５を挟んで全体を透明接着剤等で固定する（第４工程）。これによって、第２の平板２５の両面に、第１、第２の平面１９、２０に直交する第３の平面２６が形成され、第１〜第３の平面１９、２０、２６を有する再帰性反射体の製造型１６が製造される（第５工程）。原型材ユニット２３の長さｗ１は、第２のコーナー部２１の高さｈの０．８〜３倍程度（より好ましくは、１．２〜２倍）となっている。また、第２の平板２５の厚みｗ２は原型材ユニット２３の長さｗ１の０．０５〜０．５倍程度（より好ましくは０．１〜０．２倍）とする。

第２の平板２５は、図４に示すように、第２のコーナー部２１の山部２７と同一高さであってもよいし、山部２７から突出していてもよい。山部２７からの突出高さｋは、第２のコーナー部２１の高さｈの０〜１．５倍とするのがよい。第２の平板２５の突出高さｋが大きくなると、最終的には、第３の平面２６が広くなるが、突出高さｋが高くなりすぎると、有効光の範囲が狭くなる。なお、第１の平板１７及び第２の平板２５は、ガラス、透明セラミック、又は硬質透明プラスチックからなっている。

この再帰性反射体の製造型１６を用いて、再帰性反射体１０を製造する方法について、図５（Ａ）、（Ｂ）及び図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。
底面２９が、例えば粗度１〜１００ｎｍの平面となった角形容器３０に、紫外線硬化樹脂３１を所定量入れる。紫外線硬化樹脂３１の深さは、第２のコーナー部２１の高さｈの１〜２．５倍程度が好ましい。なお、紫外線硬化樹脂３１は硬化状態で透明性の高い樹脂を使用する。

そして、製造型１６を図示しないロボットハンド等で第２のコーナー部２１側を下にして水平に保持し、水平配置された角形容器３０内に浸漬する。この場合、製造型１６の浸漬深さは、第２のコーナー部２１が完全に漬かる深さとし、第２のコーナー部２１（第２の平板２５の下端）と底面２９との隙間は、第２のコーナー部２１の高さｈの０．４〜２．５倍とするのが好ましい。この状態で、透明材質からなる製造型１６の上部から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂３１を硬化させ、完全に硬化した状態で、製造型１６を引き抜く。この場合、製造型１６の周囲には抜き勾配を形成するのが好ましい。角形容器３０の周囲にも抜き勾配が形成されて、硬化した紫外線硬化樹脂３１からなる原型３１ａを容易に角形容器３０から取り出せる（以下の実施の形態でも同じ）。

これによって、図６（Ａ）〜（Ｃ）、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような再帰性反射体の原型３１ａが形成される。製造型１６の底面に形成されている凹凸は、再帰性反射体の原型３１ａにおいては逆転し、第２の平板２５の部分は溝３２となる。
この後、再帰性反射体の原型３１ａの上面にアルミニウム、銀等の金属蒸着を行い、反射皮膜３４を形成する。これによって、図７にその一部を示すような再帰性反射体１０が形成される。なお、溝３２の底部は黒色で着色する等、吸光処理をするのが好ましいが、必須の要件ではない（以下の実施の形態においても同じ）。

この再帰性反射体１０においては、第１の鏡面１１、第２の鏡面１２、第３の鏡面１４がコーナーキューブを形成し、入射した光線Ｌは第１の鏡面１１のｐ、第２の鏡面１２のｑ、第３の鏡面１４のｒで反射して、再帰性反射を行う。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法を、図８（Ａ）〜（Ｄ）、図９（Ａ）、（Ｂ）、図１０を参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法と同一の構成要素については、同一の番号を使用し、その詳しい説明を省略する。

第２の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法は、複数枚の平板１７（第１の実施の形態の第１の平板と同じ）を仮固定して平板１７の一端面を研磨する第１工程と、研磨した平板１７の一端面を同一方向に向けて、平板１７を厚み分ｔだけずらして固定し、直交する第１の平面１９及び第２の平面２０を有する第２のコーナー部２１が隣り合って平行に形成された原型材２２を形成する第２工程と、原型材２２に、第１の平面１９及び第２の平面２０に直交する側面を有する溝３６（図８（Ｃ）参照）を所定間隔で複数形成する第３工程を有する。溝３６の側面はできる限り面粗度を小さくするのが好ましく、溝３６の加工後、化学研磨をしてもよい。

溝３６の幅ｗは、平板１７の板厚ｔの０．５〜２倍程度であるのが好ましいが、溝３６内に金属蒸着ができる幅であれば小さくてもよい。幅ｗが広くなると、再帰性反射体の効率が下がる。溝３６の深さｄは、第２のコーナー部２１の高さｈより大きくてもよいが、大きすぎると、斜め入射光を遮光する度合いが増えるので、（１〜１．５）ｈの範囲とするのがよい。溝３６のピッチは、第２のコーナー部２１の高さｈの例えば、０．４〜２．５倍程度とするのがよい。図８（Ａ）〜（Ｄ）において、３７は山部を、３８は谷部を示す。

以上の方法によって、製造型４０が製造されるが、使用にあっては、図９（Ａ）に示すように、平底の容器４１を用意し、内部に紫外線硬化樹脂４２を入れて、製造型４０を水平状態に保ちながら第１のコーナー部２１側を下にして浸漬する。そして、透明な製造型４０の上から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂４２を硬化させる。そして、製造型４０を引き抜き、硬化した紫外線硬化樹脂４２からなる原型４３を取り出す。

製造型４０の溝３６を深くすると、図９（Ｂ）に示すように、上方に突出した仕切り壁４４が形成される。この原型４３の上面にアルミや銀等の金属蒸着を行うと、再帰性反射体４５が形成される。仕切り壁４４が高いとより広い第３の鏡面４８が形成される。
この再帰性反射体４５は、第１〜第３の鏡面４６〜４８の表側で光の入射及び反射を行うが、第１の実施の形態に係る再帰性反射体１０においては、反射皮膜３４の裏側を使用する。なお、原型４３の表側の凹凸は透明樹脂で埋めることもできる。
図１０に再帰性反射体４５の働きを示すが、斜めから第３の鏡面４８に入射した光は、第１、第２の鏡面４６、４７で反射し、再帰性反射を行う。

次に、図１１に示す本発明の第３の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法について説明する。
この製造型によって製造される再帰性反射体１０は、以上の第１の実施の形態と同様、直交する第１の鏡面１１と第２の鏡面１２をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部１３が平行に設けられ、かつ第１のコーナー部１３の両側（即ち、少なくとも片側）に第１の鏡面１１及び第２の鏡面１２に直交する第３の鏡面１４を備える（図７参照）。

この再帰性反射体１０の製造型の製造方法は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、複数枚の第１の平板１７を仮固定して各第１の平板１７の一端面を研磨する第１工程と、研磨した一端面を同一方向に向けて、第１の平板１７を厚み分ｔだけずらして固定し、直交する第１の平面１９及び第２の平面２０を有する第２のコーナー部２１が隣り合って平行に形成された原型材４９を形成する第２工程と、原型材４９に、第１の平面１９及び第２の平面２０に側面が直交する矩形溝５０を形成する第３工程と、矩形溝５０に第１の平面１９及び第２の平面２０に直交する第３の平面２６ａを形成する第２の平板５１を固定配置する第４工程とを有する。

矩形溝５０の深さは第２のコーナー部２１の高さより大きいことが望ましい。また、第２の平板５１は山部３７から突出してもよいし、同一高さであってもよい。
これによって、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すような製造型５２が形成される。この製造型５２によって、再帰性反射体１０を製造する方法は、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す第２の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法と同じである。この実施の形態では、小型の再帰性反射体を製造する場合、第２の平板の厚みが薄くなり製造困難となるが、大型の再帰性反射体を製造する場合は矩形溝５０の幅が広くなるので大型に適している。

前記実施の形態においては、再帰性反射体の素材として紫外線硬化樹脂を用いたが、熱可塑性の硬質樹脂であってもよい。この場合、熱可塑性樹脂を加熱して溶解した状態で製造型を入れて冷却する。この場合、製造型は透明である必要はなく、金属、セラミック、プラスチック、ガラスのいずれの材料であってもよい。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態の一部を組み合わせて構成する場合も適用される。
また、以上の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法によって製造された製造型を、他の材料（例えば、ガラス、硬質プラスチック等）に転写して、第２の製造型を製造することもできる。
更に、以上の実施の形態に係る再帰性反射体の製造型の製造方法によって製造型の片側面（凹凸面）に金属反射皮膜（鏡面）を蒸着又はスパッターリング等によって形成して再帰性反射体とすることもできる。

１０：再帰性反射体、１１：第１の鏡面、１２：第２の鏡面、１３：第１のコーナー部、１４：第３の鏡面、１６：再帰性反射体の製造型、１７：第１の平板（平板）、１９：第１の平面、２０：第２の平面、２１：第２のコーナー部、２２：原型材、２３：原型材ユニット、２４：切断部、２５：第２の平板、２６、２６ａ：第３の平面、２７：山部、２９：底面、３０：角形容器、３１：紫外線硬化樹脂、３１ａ：原型、３２：溝、３４：反射皮膜、３６：溝、３７：山部、３８：谷部、４０：製造型、４１：容器、４２：紫外線硬化樹脂、４３：原型、４４：仕切り壁、４５：再帰性反射体、４６：第１の鏡面、４７：第２の鏡面、４８：第３の鏡面、４９：原型材、５０：矩形溝、５１：第２の平板、５２：製造型

Claims (6)

1. 直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に配置され、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交して設けられた第３の鏡面を有する再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
   複数枚の第１の平板を仮固定して前記各第１の平板の一端面を研磨する第１工程と、
   研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記第１の平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
   前記原型材を前記第２のコーナー部に対して直交する方向に切断して、複数の原型材ユニットを形成する第３工程と、
   前記原型材ユニットの間に前記第１、第２の平面に直交する第３の平面を形成する第２の平板を配置し、全体を固定する第４工程とを有することを特徴とする再帰性反射体の製造型の製造方法。
2. 直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に設けられ、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交する第３の鏡面を備えた再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
   複数枚の平板を仮固定して前記各平板の一端面を研磨する第１工程と、
   研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
   前記原型材に、前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する側面を有する溝を複数形成する第３工程を有することを特徴とする再帰性反射体の製造型の製造方法。
3. 直交する第１の鏡面と第２の鏡面をそれぞれ備えた断面直角三角形の第１のコーナー部が平行に設けられ、かつ前記第１のコーナー部の少なくとも片側に前記第１の鏡面及び前記第２の鏡面に直交する第３の鏡面を備えた再帰性反射体の製造型の製造方法であって、
   複数枚の第１の平板を仮固定して前記各第１の平板の一端面を研磨する第１工程と、
   研磨した前記一端面を同一方向に向けて、前記第１の平板を厚み分だけずらして接着固定し、直交する第１の平面及び第２の平面を有する第２のコーナー部が隣り合って平行に形成された原型材を形成する第２工程と、
   前記原型材に、前記第１の平面及び前記第２の平面に側面が直交する矩形溝を形成する第３工程と、
   前記矩形溝に前記第１の平面及び前記第２の平面に直交する第３の平面を形成する第２の平板を固定配置する第４工程とを有することを特徴とする再帰性反射体の製造型の製造方法。
4. 請求項１又は３記載の再帰性反射体の製造型の製造方法において、前記第１、第２の平板は、ガラス、透明セラミック、又は硬質透明プラスチックからなることを特徴とする再帰性反射体の製造型の製造方法。
5. 請求項２記載の再帰性反射体の製造型の製造方法において、前記平板は、ガラス、透明セラミック、又は硬質透明プラスチックからなることを特徴とする再帰性反射体の製造型の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１記載の再帰性反射体の製造型の製造方法によって製造された製造型を用いて、更に別の製造型を製造する再帰性反射体の製造型の製造方法。

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